CN217378033U

CN217378033U - 一种无氯气电再生pcb酸性循环蚀刻系统

Info

Publication number: CN217378033U
Application number: CN202220213041.9U
Authority: CN
Inventors: 徐麟; 杨代军; 黄勇
Original assignee: Suzhou Bibang Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Suzhou Bibang Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2022-09-06
Anticipated expiration: 2032-01-26

Abstract

本实用新型涉及一种无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻系统，包含酸性蚀刻模块、电化学模块和再生模块，酸性蚀刻模块、电化学模块和再生模块互相通过液体管路连接；所述酸性蚀刻模块产生的含铜酸性蚀刻液通过液体管路依次进入电化学模块与再生模块，最后循环回用至酸性蚀刻模块；本方案中，蚀刻工序与电再生工序是统一的，实现酸性蚀刻液在蚀刻模块‑电化学模块‑循环再生模块‑蚀刻模块中的100％高精细循环用，主要通过在线离子膜电解技术提取酸性蚀刻液的铜离子，同时完美解决了氯气的安全生产风险。

Description

一种无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻系统

技术领域

本实用新型涉及一种无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻系统，属于印制电路板技术领域。

背景技术

印制电路板是智能制造、通信的等高科技技术的基础和载体，铜蚀刻工序是印制电路板生产中的一道关键步骤，使用蚀刻液将不需要的铜箔从基板上剥离，以形成设计要求的电路走向；蚀刻技术与其对应的蚀刻液按照化学性质分，可分为碱性蚀刻技术和酸性蚀刻技术，顾名思义，它们的酸碱性是不同的，而酸性蚀刻技术运用的相对较多，蚀刻速度等参数相对优良。

但目前，蚀刻工序与蚀刻废液处理工序是完全独立的，没有形成循环体系；因此，本专利则提出了一种蚀刻工序与蚀刻废液处理工序一体相成的PCB酸性蚀刻方案。

实用新型内容

本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种应用于印制电路板行业的无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻系统。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻系统，包含酸性蚀刻模块、电化学模块和再生模块，酸性蚀刻模块、电化学模块和再生模块互相通过液体管路连接；所述酸性蚀刻模块产生的含铜酸性蚀刻液通过液体管路依次进入电化学模块与再生模块，最后循环回用至酸性蚀刻模块。

优选的，所述酸性蚀刻模块中设置有第一搅拌桨、加热丝和第一出液管口，第一出液管口连通电化学模块，第一出液管口处设置有第一控制泵，酸性蚀刻模块产生的含铜酸性蚀刻液在第一控制泵作用下进入电化学模块。

优选的，所述电化学模块中设置有阴阳极板阵列、整流器、第二搅拌桨和出液管口；所述整流器与阴阳极板阵列电连接，第二搅拌桨设置在出液管口处，出液管口处设置有第二控制泵，电化学模块产生的脱铜蚀刻液在第二控制泵作用下进入再生模块。

优选的，所述再生模块中设置有第三搅拌桨和第三出液管口，再生模块外接盐酸储备槽、无机物料储备槽和高精细蚀刻添加剂储备槽，第三出液管口处设置有第三控制泵，再生模块产生的再生酸性刻液在第三控制泵作用下回到酸性蚀刻模块。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型方案的无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻系统中，蚀刻工序与电再生工序是统一的，实现酸性蚀刻液在蚀刻模块-电化学模块-循环再生模块-蚀刻模块中的100%高精细循环用，主要通过在线离子膜电解技术提取酸性蚀刻液的铜离子，同时完美解决了氯气的安全生产风险。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

附图1为本实用新型所述的一种无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻系统的方框示意图；

附图2为本实用新型所述的一种无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻系统的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1、2所示，本实用新型所述的一种无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻系统，包含酸性蚀刻模块、电化学模块和再生模块，酸性蚀刻模块、电化学模块和再生模块互相通过液体管路连接；所述酸性蚀刻模块产生的含铜酸性蚀刻液通过液体管路依次进入电化学模块与再生模块，最后循环回用至酸性蚀刻模块。

所述酸性蚀刻模块所含蚀刻技术与原理是传统的，酸性蚀刻液对覆铜板进行蚀刻以形成电路走向；酸性蚀刻模块由蚀刻模块控制器4控制运行，酸性蚀刻模块中设置有第一搅拌桨1、加热丝2、第一出液管口3和输送带6，加热丝2位于第一搅拌桨1的上方，输送带6位于加热丝2的上方，覆铜板5送至输送带6上，覆铜板被酸性蚀刻液浸泡，被蚀刻后形成目标电路，最终获得成品印制电路板7；所述第一出液管口3连通电化学模块，第一出液管口3处设置有第一控制泵，酸性蚀刻模块产生的含铜酸性蚀刻液在第一控制泵作用下进入电化学模块。

所述电化学模块与再生模块合并称为电再生模块，电化学模块和再生模块由电再生模块综合控制器10控制运行。

所述电化学模块采用阳极无氯气提铜技术，设有一体化离子膜可控流道电极板，不产生氯气的阳极部分与沉积高纯度铜板的阴极部分，铜板是高价值副产品。

具体的，所述电化学模块中设置有阴阳极板阵列11、整流器12、第二搅拌桨13、出液管口14和烯丙基硫脲添加泵17；所述整流器12与阴阳极板阵列11电连接，阴阳极板阵列11包括一体化离子膜可控流道阳极板15和一体化离子膜可控流道阳极板16，第二搅拌桨13设置在出液管口14处，出液管口14处设置有第二控制泵，电化学模块产生的脱铜蚀刻液在第二控制泵作用下进入再生模块，且经过电化学模块反应后，产生可回收的副产品电积铜18。

所述再生模块底部设置大型搅拌桨，采用高精细蚀刻液再生技术；具体的，所述再生模块中设置有第三搅拌桨21、第三出液管口22、多参数在线监测系统26和酸度自适应单点逻辑调控系统27；所述再生模块外接盐酸储备槽23、无机物料储备槽24和高精细蚀刻添加剂储备槽25，第三出液管口22处设置有第三控制泵，再生模块产生的再生酸性刻液在第三控制泵作用下回到酸性蚀刻模块。

下面进一步详细说明本方案的具体实施方式。

无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻系统含有酸性蚀刻模块、电化学模块与再生模块，后两者合并称为电再生模块；酸性蚀刻模块产生的含铜酸性蚀刻液先后进入电化学模块与再生模块，先进行无氯气电解提铜，再进行高品质酸性蚀刻液再生，最后循环回用至酸性蚀刻模块。

无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻技术中的酸性蚀刻模块，采用传统浸泡式酸性蚀刻技术，其蚀刻机理为Cu+CuCl₂→Cu₂Cl₂，一价铜离子与二价铜离子含量互为关键的蚀刻参数。蚀刻模块中设置有一前一后两个多参数传感器、加热丝与大型搅拌桨，多参数传感器实时侦测蚀刻液平均温度、铜离子浓度以及氧化还原电位，加热丝位于底部搅拌桨的上方，以动态加热的方式保证酸性蚀刻液温度为50±1℃。使用输送带作为覆铜板的运动载体，输送带在加热丝的上方，覆铜板被酸性蚀刻液浸泡，被蚀刻后形成目标电路，最终获得成品印制电路板。酸性蚀刻模块前端设置进液管口，末端设置出液管口，含铜蚀刻液在第一控制泵作用下进入电化学模块。蚀刻模块控制器对蚀刻过程进行整体控制，可现实蚀刻液温度、铜离子浓度以及氧化还原电位等参数的实时监控。

无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻技术中的电化学模块，采用无氯气提铜技术。电化学模块中设置多块交叉排列的一体化离子膜可控流道阳极板和一体化离子膜可控流道阴极板，阴极板附近被成为阴极区，其含有的蚀刻液成为阴极液；阳极板附近被称为阳极区，其含有的蚀刻液成为阳极液是故有多个交叉排列的阴极区和阳极区。

电化学模块中设置有比重传感器以检测阴极区中阴极液的比重，当次比重低于设定值时加快第一控制泵的输送速度。

电化学模块中设置有氧化还原电位传感器，检测阳极区中阳极液的氧化还原电位，控制值为600~650mV。

电化学模块中设置一电解整流机，以调整工作电压与工作电流，内含有安培小时传感器。

通过一体化离子膜电解法、低电流电压阴极保护法和烯丙基硫脲添加这三项关键举措，既可以获得平整光亮的纯度＞99%的电积铜，又可以保证无氯气产生。

所述一体化离子膜电解法，其关键步骤在于只要有一价铜离子存在就会优先将一价铜氧化成二价铜，此时无氯气产生。然而，应该保证一价铜离子高于10g/L，一价铜离子减少过多或电流密度过大均会导致氯离子氧化生成氯气。

阳极电极反应方程式为：2Cu^＋→2Cu^2＋＋2e。

阴极电极反应方程式为：Cu^2＋＋2e→Cu。

所述丙烯基硫脲起到均匀铜面电流分布和改善电位差的功能，其添加量为0.1~1g/100A·h。

所述低电流电压阴极保护法，正常电解电压为1.5~2V，电流500~800A。阳极区中阳极液的氧化还原电位控制值为600~650mV，高于蚀刻模块中的530~550mV。当阳极液氧化还原电位高于控制值时，自动减少整流机工作电压至0.337~1.359V，减少电流至10~200A，对阴极铜进行阴极保护，避免电积铜被蚀刻液溶解，同时避免阳极产生氯气。

电化学末端设置出液管口，管口前设置一小型搅拌桨，脱铜铜蚀刻液在第二控制泵作用下进入再生模块。

无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻技术中的再生模块，采用高精细蚀刻液再生技术。再生模块中间配备一大型搅拌桨，同时左侧配备高精细蚀刻添加剂储备槽、无机物料储备槽与盐酸储备槽。通过多参数在线监测系统调控再生液是否符合蚀刻生产条件，包括氧化还原电位感应器、比重感应器、酸度计、液位感应器与铜离子感应器。高精细蚀刻添加剂具有加速、护岸、浸润三重功效。无机物料将蚀刻液参数补充至蚀刻技术所需。

酸度计子系统采用了颠覆性的酸度自适应单点逻辑调控技术，盐酸储备槽实时按需添加盐酸。有别于常见的多点、波动的、非逻辑的酸度调控技术，所述技术能够做到实时监测再生液的盐酸浓度并根据自适应逻辑算法补给盐酸以控制再生液酸度至恒定为精准值2.00。具体的，再生槽蚀刻液入口设置盐酸滴加口，底部设置大型搅拌桨，出口设置酸度传感器，自适应设定滴加时间及暂停滴加时间，并以“滴加+暂停滴加”为一循环周期，在暂停滴加时间段内进行充分搅拌，获得恒定酸度值，根据此恒定值判断是否进行下一周期滴加操作。逻辑算法中，若酸度值远大于2.00，自适应延长滴加时间段和缩短暂停滴加时间段，使得酸度加速接近2.00；若酸度接近2.00，则自适应适当缩短滴加时间段和延长暂停滴加时间段，使得酸度中速接近2.00；若酸度无限接近2.00，自适应大幅缩短滴加时间段和延长暂停滴加时间段，此时保证每一次滴加仅使得酸度增加量为0.01。最终，若逻辑算法在某一暂停滴加时间段中检测到酸度为2.00，则不进行下一周期滴加操作，直至酸度不为2.00时，进行下一周期滴加操作。

再生模块末端设置出液管口，再生酸性刻液在第三控制泵作用下重新进入蚀刻模块，形成闭环回路。

电化学模块与再生模块由电再生模块综合控制器控制，是多参数在线监测系统的显示主体，可实时查看各项参数。

以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims

1.一种无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻系统，其特征在于：包含酸性蚀刻模块、电化学模块和再生模块，酸性蚀刻模块、电化学模块和再生模块互相通过液体管路连接；所述酸性蚀刻模块产生的含铜酸性蚀刻液通过液体管路依次进入电化学模块与再生模块，最后循环回用至酸性蚀刻模块；所述酸性蚀刻模块中设置有第一搅拌桨（1）、加热丝（2）和第一出液管口（3），第一出液管口（3）连通电化学模块，第一出液管口（3）处设置有第一控制泵，酸性蚀刻模块产生的含铜酸性蚀刻液在第一控制泵作用下进入电化学模块。

2.根据权利要求1所述的无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻系统，其特征在于：所述电化学模块中设置有阴阳极板阵列（11）、整流器（12）、第二搅拌桨（13）和出液管口（14）；所述整流器（12）与阴阳极板阵列（11）电连接，第二搅拌桨（13）设置在出液管口（14）处，出液管口（14）处设置有第二控制泵，电化学模块产生的脱铜蚀刻液在第二控制泵作用下进入再生模块。

3.根据权利要求1所述的无氯气电再生PCB酸性循环蚀刻系统，其特征在于：所述再生模块中设置有第三搅拌桨（21）和第三出液管口（22），再生模块外接盐酸储备槽（23）、无机物料储备槽（24）和高精细蚀刻添加剂储备槽（25），第三出液管口（22）处设置有第三控制泵，再生模块产生的再生酸性刻液在第三控制泵作用下回到酸性蚀刻模块。